电磁炮何日成真

2008年1月31日美国海军的电磁轨道炮（EMRG）在海军水面战中心将一颗3．178千克的铝制弹丸加速到2438米／秒,创下了炮口动能10．64兆焦的世界纪录（原纪录接近9兆焦）。早在20世纪80年代美国的“星球大战”计划中,电磁炮就和激光等一大批先进原理武器一起成为未来战争的形象之一,然而从原理可行到实战武器的历程漫长而艰苦。这次美国海军将率先看到胜利的曙光吗？     

美海军成功试射电磁炮

美国海军宣布,2010年12月10日成功试射了射程为110海里(203km)、5倍声速的电磁炮。试射是在弗吉尼亚州达尔格林市的海上战争中心进行的。在这次试射中,电磁轨道炮的炮口发射动能达到了33MJ,是2008年1月测试的3倍,创下了轨道炮项目的     

21世纪新概念武器系列之一：电磁轨道炮——“电磁炮”：冲破极速

2010年12月10日,美国海军官方网站刊登一则新闻,宣布成功进行了一次电磁炮发射试验,中国中央电视台等国内外媒体纷纷进行了重点报道？本次试验的电磁轨道炮炮口动能达到33兆焦,弹丸初速达马赫数7。历经数十载的发展,电磁炮已经逐步接近实用。本文力图从历史进程和技术发展的角度,为读者理清电磁炮这一新兵器从概念逐渐变为现实的...     

螺旋线圈电磁炮中一种新型弹丸的受力仿真分析

基于Ansoft电磁场有限元分析软件,建立了一种新型线圈炮的二维仿真模型,其弹丸设计为在铜线圈内置一块圆柱形铸铁。对不同材质弹丸在发射管内的磁场分布和弹丸受力与位置、电流大小的关系进行了仿真计算。结果表明,线圈-磁阻复合型弹丸受的加速力较大,而且在同一条件下只需小电流就可获得较大的加速力。仿真结果为HCEL结构的进一步设计提供了参数支持。     

美军电磁炮研究进展与技术重点

电磁炮（EMG）是利用流经火炮导轨或线圈的强电流感应产生的电磁力来加速弹丸的发射装置,又称电磁发射器或脉冲能量电磁炮。与传统火炮和电热化学炮相比,电磁炮完全依靠电磁能发射弹丸,是一种“纯”电能武器。根据工作方式的不同,电磁炮分为导轨炮和线圈炮两种。     

电磁炮轨道几何尺寸特性分析及优化设计

针对现有文献对电磁炮轨道几何尺寸特性分析及优化设计研究的不足,建立了电磁轨道炮系统仿真模型,并对该仿真模型进行了验证;基于此模型分析了轨道几何尺寸变化对电枢出口速度及出口动能的影响,然后利用遗传算法以电枢出口动能为目标函数对轨道几何尺寸进行了优化设计。分析结果表明:电枢出口速度随轨道宽度、轨道高度及轨道间距的增加而减小,电枢出口动能随轨道宽度、轨道高度的增加而减小,随轨道间距的增加先增大后减小;通过对轨道几何尺寸进行优化设计,在一定程度上缩短电枢的出膛时间以及提高电枢出口动能。     

电磁轨道炮关键技术与发展趋势分析

电磁轨道炮是利用电磁力将弹丸加速到超高速的新概念武器系统,可遂行直瞄打击、超高空或超远程投送弹药等多种作战任务。介绍了轨道炮的基本原理,从电能利用角度对轨道炮研究中电源与电力控制、轨道与电枢结构设计、超高速滑动电接触理论与技术以及轨道炮系统集成等关键技术进行了分析。依据电磁轨道炮发展规律及现有技术水平,分析其新的发展趋势为大炮口动能轨道炮设计、基于轨道发射的弹丸设计以及轨道长寿命研究,对新概念武器发展有一定参考意义。     

电磁轨道发射中弹丸技术的研究与发展

近年来随着电磁发射技术的发展，电磁轨道发射弹丸技术的研究也日益引起关兴高采烈在技术发展日渐成熟，本文着重分析了电磁轨道发射弹丸主要组成部分的主要形式及作用；重点介绍了Ｒｏｄｍａｎ锥形弹丸，Ｋａｍｍａｎ高速弹丸，Ｄ２弹丸等几种技术较为成熟的电磁轨道发射弹丸；简要概括了电磁轨道发射弹丸技术的发展状况以及未来研究和发展需要重点解决的问题。     

影响电磁炮轨道电流密度和温度的主要因素分析

轨道的电流密度和峰值温度直接影响电磁轨道炮的发射精度和使用寿命,在控制变量条件下,用Comsol三维模型计算输入电流大小、电流波形、轨道、电枢几何尺寸和物性参数对轨道中电流密度和温度的影响。结果表明：输入电流峰值对轨道电流密度和温度分布影响很小,但对轨道最大电流密度和最高温升影响显著,电流峰值越大,轨道最大电流密度及最大温升也越大,产生的滑动摩擦热越多;电流波形对轨道电流密度分布和温度分布影响很小,但对轨道温升速度影响显著。缩短输入电流上升时间,可快速提升电枢运动速度和轨道温度,但电流波形改变对轨道最大电流密度、峰值温度及摩擦热的影响很小;轨道电导率、高度、宽度及电枢口径和长度与轨道最大电流密度和最高温度呈负相关。     

电磁发射武器的关键技术与发展

介绍了电磁发射武器的概念,重点对电磁炮和电热炮武器的发展过程进行了阐述,通过对典型电磁炮和电热炮武器关键技术的分析,预测了电磁发射武器的发展趋势及应用前景。     

美国电磁轨道炮技术探析

介绍了电磁轨道炮的作用原理,回顾并总结了美国电磁轨道炮技术的研究历程。在此基础上,从美国电磁轨道炮的发射器寿命、超高速射弹性能和制导能力等方面评估了美国电磁轨道炮的技术发展现状。分析了电磁轨道炮技术对反介入/区域拒止能力与核稳定状态的影响。     

三级PFN作为轨道炮电源带来的问题

主要介绍轨道炮利用三级ＰＦＮ电源的实验结果，并将其与以前的单次电源投入的实验进行比较，虽然该方法能有效地改善负载波型，使脉冲增宽，但是由于弧压升高将会引起湍流、导致等离子不稳定和系统效率降低等问题。     

解析法求解电磁炮发射过程轨道的产热量

为定量获得电磁炮发射过程轨道产生的轨道体电阻焦耳热、轨枢接触电阻焦耳热和轨枢间滑动摩擦热,分析时变特性,根据电磁学、力学、运动学及热力学等基本原理,建立电枢在电磁轨道上运动时的速度、加速度和位移方程,推导出各种热量和热流密度的计算公式,用解析法进行求解。结果表明：电枢运动速度、轨道体电阻焦耳热、接触电阻焦耳热和轨枢间滑动摩擦热流密度随时间变化趋势基本一致,受输入脉冲电流波形影响,在发射不同阶段呈不同的变化规律。发射后0.5 ms内,变化很小;0.5～1.5 ms期间快速增加;1.5 ms后增速变缓;2 ms后基本无变化。解析计算结果表明,在本文条件下,电流的趋肤深度为2.58 mm,与通过Comsol模拟软件得到的2～3 mm的电流扩散深度较接近;在3种轨道热量中,轨道体电阻产生的热量最多,为16 kJ;轨枢接触电阻焦耳热次之,为11 kJ;轨枢间滑动摩擦热占比最小,约为总热量的20%。研究结果对了解电磁轨道炮热量来源和热管理有一定指导作用。     

电磁驱动飞板技术理论及试验研究

基于电路与动力过程耦合作用的方法和发射过程中发射线圈与飞板的互感变化原理,对电磁飞板发射过程进行了理论分析。利用电、磁能量转换,牛顿定律和虚位移原理,建立了飞板发射阶段的运动模型,推演出飞板发射阶段的运动特性规律。通过试验研究了电磁驱动飞板的发射过程,证明了理论模型的准确性。研究结果表明,减小发射线圈回路自感,增加互感,可以有效提高飞板的速度。     

电容器参数对电磁炮最佳发射初始位置的影响

弹丸发射初始位置对炮口初速和相应效率的影响通过试验研究。弹丸初始位置定义为弹丸前端与线圈末端间的距离,习惯上把其处于线圈外时效率峰值定义为负。试验选用几组不同的电容器,结果取四组数据的平均值。得出的结论为:随着电容减小,效率峰值与速度峰值的交互作用增加。电压影响速度峰值。电压升高,峰值效率降低。     

电磁轨道炮锡合金镀层U形电枢仿真与试验

为解决电磁轨道炮电枢/轨道间干摩擦阶段摩擦力过大、发射效率低等问题,提出以锡合金作为电枢/轨道间液态导电涂层,对锡合金改善电磁轨道炮发射性能进行了理论分析与数值仿真计算。仿真结果表明:在电流欧姆热等作用下,锡合金能够比普通铝电枢表面更早熔化并形成液态导电涂层,有效减小电枢/轨道间摩擦力。在20 mm×20 mm方膛轨道炮上开展了普通U形铝电枢与锡合金镀层电枢发射对比试验,结果表明:对比5、20、35、50μm 4种厚度的镀层,以35μm厚镀层对电枢炮口速度提升效果最显著,约为22%;对比5、10、15 MA/m 3种线电流密度条件,其中对电枢速度提升贡献最大的是5 MA/m,最小的是15 MA/m;在典型发射条件下,锡合金镀层电枢较普通铝电枢炮口速度,提升幅度约为13%～22%.     

一种新型电磁轨道炮的设想

在考察国内外电磁轨道炮研究进展的基础上，分析了固体电枢的电热特性和固体电枢转捩为等离子体机理，结合现有国内研究情况，提出了一种能够利用固体电枢优势，而又能同时避免固体电枢烧蚀缺陷的多级电磁轨道炮的设计方案。     

电磁炮膛内弹丸测速系统设计

在分析电磁炮基本结构和工作原理的基础上,结合激光多普勒频移效应,系统地研究了国内外多种膛内弹丸测速方法,利用激光干涉测速方法设计了1套切实可行的电磁炮膛内弹丸速度测试系统,以用于实时、精确、自动测量电磁炮膛内弹丸速度,解决了电磁炮研究中的急需问题。